(57)【要約】【課題】複数のタンクを簡単な構造で保持できるとともに熱媒との熱交換性能を向上させることができるガス貯蔵装置を提供する。【解決手段】複数の筒状のタンク２０，３０，４０を備え、タンク２０，３０，４０内に水素吸蔵合金Ｐが充填されている。各タンク２０，３０，４０の外周に突起２１，３１，４１が一体に設けられている。各タンク２０，３０，４０が突起２１，３１，４１を介して連結され、突起２１，３１，４１およびタンク２０，３０，４０の外周により冷媒流路５０が区画形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の筒状のタンクを備え、当該タンク内に水素吸蔵材料が充填されているガス貯蔵装置において、
前記各タンクの外周に突起を一体に設け、前記各タンクを前記突起を介して連結し、前記突起およびタンクの外周により熱媒流路が区画形成されてなることを特徴とするガス貯蔵装置。
【請求項２】
前記連結するタンクにおける前記突起同士を凹凸関係で嵌合したことを特徴とする請求項１に記載のガス貯蔵装置。
【請求項３】
前記熱媒流路において前記タンクの外周から伝熱フィンを突設したことを特徴とする請求項１または２に記載のガス貯蔵装置。
【請求項４】
前記突起は、タンク構成用の素管の押し出し成形時に形成したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス貯蔵装置。
【請求項５】
前記複数のタンクは、前記突起と共に一体成形されてなることを特徴とする請求項１に記載のガス貯蔵装置。
【請求項６】
前記複数のタンクを収納するケースの内側に、前記タンクの外周に一体に設けた突起を連結し、当該突起と前記タンクの外周と前記ケースとの間に熱媒流路を区画形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素吸蔵材料を利用したガス貯蔵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス貯蔵装置として、タンク内に水素吸蔵材料を収容し、水素吸蔵材料に水素を吸蔵させて貯蔵を行うとともに、水素吸蔵材料から水素を放出させて利用するものが知られている。
【０００３】
この種のガス貯蔵装置において、特許文献１では、複数の円柱形状のタンクが平行かつ隣接するタンク間に略三角柱状の冷媒流路が形成されるように配置され、冷媒流路はタンク構成部材や伝熱板を介してタンク内の水素吸蔵合金と熱的に接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４６９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１においては、タンクを保持し、熱媒とタンク内部との熱交換を行うためにスペーサ（文献中ではシール部２５、蓋体２７）や伝熱板２８等が必要であり構造が複雑になり、体格やコストの面で不利となる。
【０００６】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数のタンクを簡単な構造で保持できるとともに熱媒との熱交換性能を向上させることができるガス貯蔵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、複数の筒状のタンクを備え、当該タンク内に水素吸蔵材料が充填されているガス貯蔵装置において、前記各タンクの外周に突起を一体に設け、前記各タンクを前記突起を介して連結し、前記突起およびタンクの外周により熱媒流路が区画形成されてなることを要旨とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、タンクの外周に一体に設けた突起を介して各タンクが連結され、複数のタンクを簡単な構造で保持することができる。また、突起およびタンクの外周により熱媒流路が区画形成され、熱媒流路を流れる熱媒との熱交換性能を向上させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のガス貯蔵装置において、前記連結するタンクにおける前記突起同士を凹凸関係で嵌合したことを要旨とする。
請求項２に記載の発明によれば、突起同士を凹凸関係で嵌合することにより突起を介して各タンクが連結され、安定してタンクを支持することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のガス貯蔵装置において、前記熱媒流路において前記タンクの外周から伝熱フィンを突設したことを要旨とする。
請求項３に記載の発明によれば、タンクの外周から突設した伝熱フィンを用いて熱媒流路を流れる熱媒と熱交換させることにより熱交換性能を向上させることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス貯蔵装置において、前記突起は、タンク構成用の素管の押し出し成形時に形成したものであることを要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、素管の押し出し成形時に突起を形成でき、突起の形成が容易である。
請求項５に記載の発明では、請求項１に記載のガス貯蔵装置において、前記複数のタンクは、前記突起と共に一体成形されてなることを要旨とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、複数のタンクと突起とは一体成形されているので、タンクおよび突起の形成が容易である。
請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス貯蔵装置において、前記複数のタンクを収納するケースの内側に、前記タンクの外周に一体に設けた突起を連結し、当該突起と前記タンクの外周と前記ケースとの間に熱媒流路を区画形成したことを要旨とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明によれば、突起とタンクの外周とケースとの間の熱媒流路に熱媒が流れるので熱伝導性が更に優れている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数のタンクを簡単な構造で保持できるとともに熱媒との熱交換性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態におけるガス貯蔵装置の縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線での断面図。
【図３】別例のガス貯蔵装置における要部断面図。
【図４】別例のガス貯蔵装置の縦断面図。
【図５】別例のガス貯蔵装置の縦断面図。
【図６】別例のガス貯蔵装置の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１には、本実施形態のガス貯蔵装置１の縦断面を示すととともに、図１のＡ−Ａ線での断面を図２に示す。本実施形態のガス貯蔵装置１は、水素エンジン車（水素エンジンを搭載した自動車）に搭載される。
【００１８】
図１，２に示すように、ガス貯蔵装置１は、アルミ製ケース１０と、複数の筒状のタンク２０，３０，４０を備えている。ケース１０内において複数のタンク２０，３０，４０が収納されている。各タンク２０，３０，４０は、円筒形の容器、即ち、シリンダである。図１に示すように、タンク２０とタンク４０とは左右に（横方向において）接近して配置されているとともにタンク２０，４０間におけるその上にタンク３０が接近して配置されている。
【００１９】
密閉されたタンク２０，３０，４０内には、水素吸蔵材料としての水素吸蔵合金Ｐが収容されている。水素吸蔵合金Ｐは粉末化された状態でタンク２０，３０，４０内に充填されている。タンク２０，３０，４０は金属製であり、具体的には、水素脆化に強い材料であるアルミニウム合金（例えば耐食アルミニウム合金である「Ａ６０６１」等）が用いられる。他にも、例えばステンレス鋼（例えば「ＳＵＳ３１６Ｌ」等）を用いてもよい。タンク２０，３０，４０は、水素が満充填されて内部が所定の圧力（例えば、１０ＭＰａ）となった場合でも十分耐えることができる強度を有している。
【００２０】
図２に示すように、各タンク２０，３０，４０における一端面にはパイプ８０が設けられ、パイプ８０はタンク２０，３０，４０内と連通している。パイプ８０の先端にはバルブ８１が設けられている。このバルブ８１により、ガス貯蔵装置１（タンク２０，３０，４０）の使用状態を水素放出状態と水素充填状態との間で切り換えることができるようになっている。パイプ８０を通してタンク２０，３０，４０の内部空間と水素ガス授受可能になっている。
【００２１】
図１に示すように、タンク２０の外周には、６つの突起２１が一体に設けられている。突起２１は円周方向において６０度毎に設けられている。突起２１は、図２に示すように、タンク２０の軸方向に連続して形成されている。同様に、タンク３０の外周には、６つの突起３１が一体に設けられ、突起３１は円周方向において６０度毎に設けられている。突起３１は、図２に示すように、タンク３０の軸方向に連続して形成されている。さらに、タンク４０の外周には、６つの突起４１が一体に設けられている。突起４１は円周方向において６０度毎に設けられている。突起４１は、タンク４０の軸方向に連続して形成されている。
【００２２】
タンク２０の一つの突起２１の先端面とタンク３０の一つの突起３１の先端面とが当接した状態でタンク２０とタンク３０とが突起２１，３１を介して連結保持されている。詳しくは、突起２１の先端面および突起３１の先端面のうちの一方に形成した凸部と他方に形成した凹部が嵌合しており、これによりタンク２０とタンク３０とが突起２１，３１を介して連結されている。同様に、タンク２０の他の一つの突起２１の先端面とタンク４０の一つの突起４１の先端面とが当接した状態でタンク２０とタンク４０とが突起２１，４１を介して連結されている。詳しくは、突起２１の先端面および突起４１の先端面のうちの一方に形成した凸部と他方に形成した凹部が嵌合しており、これによりタンク２０とタンク４０とが突起２１，４１を介して連結されている。さらに、タンク３０の他の一つの突起３１の先端面とタンク４０の他の一つの突起４１の先端面とが当接した状態でタンク３０とタンク４０とが突起３１，４１を介して連結されている。詳しくは、突起３１の先端面および突起４１の先端面のうちの一方に形成した凸部と他方に形成した凹部が嵌合しており、これによりタンク３０とタンク４０とが突起３１，４１を介して連結されている。
【００２３】
３つのタンク２０，３０，４０の間に熱媒流路５０が区画形成されている。即ち、突起２１，３１，４１およびタンク２０，３０，４０の外周により熱媒流路５０が区画形成されている。熱媒流路５０には、熱媒としての自動車用不凍液（ＬＬＣ等）が流れるようになっている。これにより、直接、タンク２０，３０，４０と熱交換することができる。
【００２４】
連結するタンク２０，３０，４０における突起同士（突起２１と突起３１、突起２１と突起４１、突起３１と突起４１）はロウ付け等により接合されている。突起２１，３１，４１は、タンク構成用の素管の押し出し成形時に形成したものである。即ち、突起（支持部）２１，３１，４１は、タンク（シリンダ）成形時に同時に型から押し出すことで形成されている。
【００２５】
ケース１０は図１に示すように略三角形状をなし、その内面には、タンクの突起２１，３１，４１に対応する突起１１が一体に設けられている。突起１１は、図２に示すように、タンク２０，３０，４０の軸方向に連続して形成されている。タンクの突起２１，３１，４１の先端面とケースの突起１１の先端面とが当接した状態でタンク２０，３０，４０とケース１０とが突起１１，２１，３１，４１を介して連結されている。詳しくは、突起１１の先端面および突起２１，３１，４１の先端面のうちの一方に形成した凸部と他方に形成した凹部が嵌合しており、これによりタンク２０，３０，４０とケース１０とが突起１１，２１，３１，４１を介して連結されている。突起１１，２１，３１，４１とタンク２０，３０，４０の外周とケース１０との間に熱媒流路６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８，６９，７０，７１が区画形成されている。熱媒流路６０〜７１には、熱媒としての自動車用不凍液（ＬＬＣ等）が流れるようになっている。これにより、直接、タンク２０，３０，４０と熱交換することができる。連結するタンク・ケースにおける突起同士（突起２１と突起１１、突起３１と突起１１、突起４１と突起１１）同士はロウ付け等により接合されている。
【００２６】
次に、このように構成したガス貯蔵装置１の作用を説明する。
ガス貯蔵装置１のタンク２０，３０，４０は筒状のケース１０内に横置き状態で配置される。ケース１０の内部には、熱媒（不凍液）が流れる熱媒流路５０，６０〜７１が形成されている。そして、内部にタンク２０，３０，４０が配置されたケース１０を水素エンジン車に取り付けることで、ガス貯蔵装置１（タンク２０，３０，４０）は水素エンジン車に搭載される。
【００２７】
タンク（シリンダ）２０，３０，４０間に形成された熱媒流路５０とタンク・ケース間に形成された熱媒流路６０〜７１には熱媒（不凍液）が流れる。これにより熱媒とタンク（シリンダ）２０，３０，４０とが熱交換できる。
【００２８】
ガス貯蔵装置１のタンク２０，３０，４０から水素エンジンに水素を供給する際には、バルブ８１が水素放出状態に切り換えられてタンク２０，３０，４０から水素が放出される。タンク２０，３０，４０から放出された水素は、パイプ８０を介して水素エンジンに供給される。タンク２０，３０，４０から水素が放出されると、水素吸蔵合金（粉末）Ｐの水素吸蔵・放出反応が放出側へ移動して水素吸蔵合金Ｐから水素が放出される。
【００２９】
ここで、水素吸蔵合金Ｐによる水素の放出は吸熱反応を伴うので水素の放出に必要な熱が熱媒により供給されないと、水素吸蔵合金Ｐは顕熱を消費して水素を放出するためその温度が低下する。しかし、熱媒流路５０，６０〜７１を所定温度の熱媒が流れることで、タンク２０，３０，４０と熱交換が行われ、水素吸蔵合金Ｐはタンク２０，３０，４０を介して予め設定された温度に加熱されて、水素放出の反応が円滑に進行する。
【００３０】
タンク２０，３０，４０内に収容された水素吸蔵合金Ｐは水素を放出し、放出された水素はパイプ８０に放出される。そして、パイプ８０を通して水素エンジンへと供給される。水素吸蔵合金Ｐの温度は、熱媒の温度あるいは流量が調整されることで水素の放出反応が円滑に進行する温度に保持されるため、水素エンジンで必要な水素量に対応した水素の放出が効率よく行われる。
【００３１】
また、水素を放出したタンク２０，３０，４０に再び水素を充填、即ち、水素吸蔵合金Ｐに水素を吸蔵させる場合は、バルブ８１が水素充填状態に切り換えられて水素がパイプ８０を通してタンク２０，３０，４０に送られる。そして、タンク２０，３０，４０内に収容された水素吸蔵合金Ｐと反応して水素化物となることで水素吸蔵合金Ｐに吸蔵される。なお、水素吸蔵合金Ｐに対する水素の供給は、タンク２０，３０，４０内が所定の圧力（例えば、１０ＭＰａ）となるまで行われる。
【００３２】
ここで、水素の吸蔵反応は発熱反応であるので、水素の吸蔵反応で発生した熱を除去しないと吸蔵反応は円滑に進行しない。しかし、水素を充填する際には熱媒流路５０，６０〜７１に低温の熱媒が流れるため、熱媒とタンク２０，３０，４０との熱交換が行われる。この時、水素吸蔵合金Ｐから発生した熱はタンク２０，３０，４０を介して熱媒に吸熱されタンク２０，３０，４０外に運搬される。したがって、水素吸蔵合金Ｐの温度は水素の吸蔵反応が円滑に進行する温度に保持されるため、水素の吸蔵が効率よく行われる。
【００３３】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）タンク２０，３０，４０の外周に一体に設けた突起２１，３１，４１を介して各タンク２０，３０，４０が連結され、複数（複数本）のタンク２０，３０，４０を簡単な構造で保持することができる。また、突起２１，３１，４１およびタンク２０，３０，４０の外周により熱媒流路５０が区画形成され、熱媒流路５０を流れる熱媒との熱交換性能を向上させることができる。その結果、複数のタンク（シリンダ）２０，３０，４０を簡単な構造で安価に保持できるとともに熱媒との熱交換性能を向上させることができる。また、部品点数の低減、コストダウン、組付け性の向上を図ることができる。
【００３４】
（２）連結するタンク２０，３０，４０における突起２１，３１，４１同士を凹凸関係で嵌合したので、安定してタンク２０，３０，４０を支持することができる。
（３）突起２１，３１，４１は、タンク構成用の素管の押し出し成形時に形成したものであるので、突起２１，３１，４１の形成が容易であり、量産性に優れている。
【００３５】
（４）複数のタンク２０，３０，４０を収納するケース１０の内側に、タンク２０，３０，４０の外周に一体に設けた突起２１，３１，４１を連結し、当該突起２１，３１，４１とタンク２０，３０，４０の外周とケース１０との間に熱媒流路６０〜７１を区画形成したので、この熱媒流路６０〜７１に熱媒が流れて熱伝導性が更に優れている。
【００３６】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図１では突起同士の連結構造として、先端面が台形状の凹部と、先端面が台形状の凸部とが嵌合する構成としたが、これに代わり、図３に示すように、先端面が円弧形状の凹部と、先端面が円弧形状の凸部とが嵌合する構成としてもよい。
【００３７】
・支持部（突起２１，３１，４１）以外にも、図４に示すように、伝熱フィン（突起）９０を設けてもよい。この場合、熱媒との熱交換が促進する（さらなる伝熱性向上が図られる）。即ち、熱媒流路５０，６０〜７１（突起２１，３１，４１の間）においてタンク２０，３０，４０の外周から伝熱フィン９０を突設して、この伝熱フィン９０を用いて熱媒流路５０，６０〜７１を流れる熱媒と熱交換させることにより熱交換性能を向上させることができる。この場合、伝熱フィン（突起）９０の形状、本数は必要に応じて変更してもよい。
【００３８】
・図４に示すように、タンク（シリンダ）２０，３０，４０の内壁から内方に延びる伝熱フィン（突起）９１を成形してもよい。この場合、さらなる伝熱性能の向上が可能となる。
【００３９】
・図５に示すように、複数のタンク２０，３０，４０を収納するケース１０の内側に溝１２を形成して、溝１２にタンクの突起２２，３２，４２を嵌入してもよい。
・支持部（突起２１，３１，４１）は、切削や円管への角材の接合等による成形も可能である。
【００４０】
・突起２１，３１，４１は、タンク（シリンダ）２０，３０，４０の軸方向に中断している構成としてもよい。なお、連続している方が熱媒の流れは安定する。
・複数のタンク（シリンダ）２０，３０，４０を一度に引き抜き形成してもよい。即ち、複数のタンク２０，３０，４０を、突起２１，３１，４１と共に一体成形する。この場合、タンクおよび突起の形成が容易である。
【００４１】
・タンク２０，３０，４０は円筒状としたが、これに代わり、図６に示すように、四角筒状のタンクやケースであってもよい。図６において、ケース１００内に四角筒状のタンク１０１，１０２，１０３，１０４が配置され、タンク１０１，１０２，１０３，１０４の外周に突起１０５が一体に設けられている。各タンク１０１，１０２，１０３，１０４は突起１０５を介して連結され、突起１０５およびタンク１０１，１０２，１０３，１０４の外周により熱媒流路１０６が区画形成されている。また、タンク１０１，１０２，１０３，１０４を収納するケース１００の内側に突起１０５が連結され、ケース１００との間に熱媒流路１０７が区画形成されている。さらにタンクやケースは四角形以上の多角筒状であってもよい。
【００４２】
・突起同士（突起２１と突起３１、突起２１と突起４１、突起３１と突起４１）をロウ付けしたが、ロウ付けしないようにしてもよい。また、タンク側突起とケース側突起（突起２１と突起１１、突起３１と突起１１、突起４１と突起１１）をロウ付けしたが、ロウ付けしないようにしてもよい。
【００４３】
・熱媒は不凍液を用いたが、他にも例えば水でもよい。
・水素吸蔵材料として水素吸蔵合金でなくてもよく、例えば非金属でもよく、水素を吸蔵可能な材料であればよい。
【００４４】
・ガス貯蔵装置を水素エンジン車に搭載する場合について説明したが、これに限ることはなく、他にも例えば燃料電池自動車に搭載する場合等であってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１…ガス貯蔵装置、１０…ケース、２０…タンク、２１…突起、３０…タンク、３１…突起、４０…タンク、４１…突起、５０…熱媒流路、６０〜７１…熱媒流路、９０…伝熱フィン、Ｐ…水素吸蔵合金。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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